2287422874Лето. Море. Пляж. Из этой популярной словесной формулы мы убрали только Солнце. И неслучайно. Американский контролер FDA подсчитал, что в 2016 году только жители США нанесли на себя более 40 млн килограммов средств с солнцезащитными фильтрами1. Сегодня наша яркая звезда – в немилости что у врачей, что у пациентов.
Мы в редакции в разгар летнего сезона решили сделать подробный материал о том, что знает современная косметология о «солнечном излучении» и его влиянии на кожу.
Солнце излучает электромагнитные волны разного диапазона. Для косметологии значение имеет ультрафиолетовый (УФ) спектр с лучами с самой короткой длиной волны и при этом наибольшей энергией. Так, выделяют три типа ультрафиолетовых лучей:
Наименьшую энергию из этой группы и наибольшую длину волны имеют лучи UVA (320–400 нм). Поскольку их энергия достаточно низкая, физика считает, что они наименее вредные. Следующим в списке идет тип UVB, обладающий промежуточной длиной волны (290–320 нм). Самым же опасным типом считается UVC – с самой высокой энергией и самой короткой длиной волны (100–280 нм). При этом об этом типе в литературе по косметологии редко кто вспоминает, чему есть простое объяснение.
Все дело в том, что лучи UVC полностью поглощаются атмосферой планеты. То же происходит и с лучами UVB (до 90 %), однако лучи UVA практически беспрепятственно преодолевают озоновый слой, из-за чего они из ультрафиолетовых аутсайдеров становятся первыми по вредности.
Кроме того, общее количество ультрафиолетовых лучей обоих типов и интенсивность их излучения (то есть когда они достигают нас на земле) зависит и от других факторов. Роль играют высота солнца над горизонтом и уровнем моря, плотность облаков, уровень загрязненности атмосферы (в незагрязненной атмосфере ультрафиолетовые лучи поглощаются только озоном), тип кожи наконец.
Еще один важный фактор – проживание в определенной географической зоне и наличие озоновой дыры над ней. Тут вспоминается пример Новой Зеландии.
Согласно данным Управления по охране окружающей среды страны, пиковые уровни УФ-излучения на острове летом на 40 процентов выше, чем в странах, расположенных на схожих широтах в Северном полушарии. Это объясняется тем, что Южное полушарие ближе к солнцу летом из-за эллиптической орбиты Земли. Кроме того, толщина озонового слоя колеблется в зависимости от сезона, и в Новой Зеландии каждую весну образуется дыра, летом озоновый слой становится тоньше, чем в Северном полушарии. Наконец, воздух в стране чище и прозрачнее, чем во многих других частях мира, и поэтому он пропускает больше УФ-излучения, чем в более загрязненных местах2.
В последнем же можно убедиться и на другом примере из Северного полушария – в Скандинавии солнце тоже «жарит» в разы сильнее, чем, например, на северо-западе России, и даже безобидная двадцатиминутная прогулка без средств защиты в солнечный день оборачивается для светлых типов кожи легким загаром в лучшем случае.
К сведению: по данным Общества рака, процент населения, болеющего раком кожи, в Новой Зеландии и Австралии один из самых высоких в мире3.
Согласно современной гипотезе, для защиты от ультрафиолета у человека существует естественный защитный фактор, продукт эволюции, – меланин. Этот термин используется для описания большой группы родственных молекул, отвечающих в том числе за пигментацию кожи и волос и фотозащиту кожи и глаз.
У людей на клеточном уровне меланин существует в трех формах: эумеланин (подразделяется на черный и коричневый), феомеланин и нейромеланин.
Эумеланин и феомеланин вырабатываются в различных количествах в базальном слое эпидермиса внутри меланоцитов и упаковываются в небольшие круглые мембранные органеллы (меланосомы), которые транспортируются в соседние кератиноциты. Меланосомы, поступающие в кератиноциты, располагаются поверхностно по отношению к ядрам клеток. Именно такое их местоположение и защищает ядерную ДНК от мутаций, вызванных излучением ультрафиолетовых лучей4.
При этом занимательный парадокс заключается в том, что основным стимулом меланогенеза и производства эумеланина с последующим производством меланосом является как раз УФ-излучение. Помимо способствования всем известной выработке витамина D, пребывание на солнце повышает выработку меланоцитами проопиомеланокортина (ПОМК) и его последующих продуктов, альфа-меланоцитстимулирующего гормона (альфа-МСГ) и адренокортикотропного гормона (АКТГ)5.
Ученые выяснили, что люди, чьи предки проживали в регионах вблизи экватора, имеют большее количество эумеланина в коже, который является УФ-поглотителем, антиоксидантом и поглотителем свободных радикалов. Поэтому кожа у них более пигментирована (коричневый оттенок). Именно это и защищает ее от высоких уровней воздействия солнца, что может приводить к меланоме у людей со светлой кожей6. У светлокожих людей загар можно отнести к своеобразной защитной функции7.
Но и у этого есть обратная сторона. Такая пигментация увеличивает тепловую нагрузку в жарком климате. Установлено, что темнокожие люди поглощают на 30% больше тепла от солнечного света, чем светлокожие люди, хотя этот фактор может быть компенсирован более обильным потоотделением. Пигментация также препятствует синтезу витамина D8.
Механизмы развития меланомы связаны не только с солнцем. Сотрудники Корнеллского университета выяснили, что меланома может развиться из стволовых клеток меланоцитов, если они накопят критическое количество мутаций. Когда ультрафиолет активирует меланоциты, они высвобождают меланин, чтобы защитить организм, и если в клетках к этому моменту накоплено достаточно мутаций, то может начать развиваться опухоль. Стимул, который в норме приводит к загару, может запустить меланому. Исследователи обнаружили и возможный способ противодействия этому процессу – ген Hgma2, который участвует в перемещении стволовых клеток меланоцитов от основания волосяной луковицы до эпидермиса, где высвобождается меланин. В опытах на мышиной модели при облучении их малой дозой ультрафиолета у животных с удаленным геном меланома не развивалась9.
От чрезмерного ультрафиолета можно защититься разными способами, мы рассмотрим только косметический, а именно солнцезащитные кремы. По самой популярной категоризации кремы делят на два типа: органические и неорганические в зависимости от механизма защиты.
Классифицируются на три категории в зависимости от диапазона защиты: UVB (290–320 нм) и UVA (320–400 нм) и солнцезащитные средства широкого спектра, которые охватывают весь спектр лучей (290–400 нм).
Примерами органических солнцезащитных средств, покрывающих лучи UVB, являются PABA и его производные, падимат O, салицилаты (включая октисалат и гомосалат), циннаматы (включая октиноксат и циноксат), октокрилен, бензофеноны и дибензоилметаны.
Фильтры UVA включают оксибензон и сулисобензон, авобензон и мерадимат, метилантраниланат и экамсул.
Органические фильтры широкого спектра включают бесоктризол, силатриазол и другие10.
Наиболее часто используемые – это диоксид титана и оксид цинка. Они считаются широкоспектральными, поскольку охватывают весь ультрафиолетовый спектр.
Эффективность солнцезащитного крема определяется разными показателями в разных странах, включая фактор защиты от солнца (SPF), стойкое пигментное потемнение, фактор иммунной защиты и другие.
Пожалуй, самый разрекламированный и известный среди потребителей. Им определяется способность солнцезащитного крема предотвращать развитие эритемы под действием УФ-излучения.
Значение SPF, необходимое для защиты человека, определяется климатологией УФ-излучения, поведением человека на открытом воздухе и его восприимчивостью к солнечным ожогам11.
Система градации SPF варьируется от низкого до высокого показателя: низкий (SPF 2–15), средний (SPF 15–30), высокий (SPF 30–50), самый высокий (SPF>50).
Помним, что фактор SPF определяет только защиту от лучей типа В.
При этом важно отметить, что защита, обеспечиваемая солнцезащитными кремами, обычно меньше указанного SPF из-за ограниченных знаний об их использовании, неточности, недостаточности или равномерности нанесения.
Рекомендуется использовать солнцезащитные кремы с SPF +30, особенно летом и в солнечные дни12.
Метод стойкого пигментного потемнения (PPD) используется для измерения степени защиты от UVA-лучей. Первоначально был разработан в Японии. Вместо измерения уровня эритемы метод PPD исследует стойкое потемнение или загар. Теоретически, солнцезащитный крем с рейтингом PPD 10 допускает воздействие UVA в 10 раз больше, чем без защиты13.
Азиатские бренды, особенно японские, используют систему The Protection Grade of UVA (PA) для измерения степени защиты от UVA, которую обеспечивает солнцезащитный крем. Система PA основана на методе PPD и в настоящее время широко применяется на этикетках солнцезащитных кремов. По данным Японской ассоциации косметической промышленности, PA+ соответствует фактору защиты от UVA от двух до четырех, PA++ от четырех до восьми и PA+++ более восьми. Эта система была пересмотрена в 2013 году, и теперь включает PA++++, что соответствует рейтингу PPD шестнадцать или выше.
В Великобритании и Ирландии система звездных оценок является запатентованным in vitro методом, используемым для описания соотношения защиты от UVA- и UVB-лучей, обеспечиваемой солнцезащитными кремами и спреями.
Продукты с тремя звездами обеспечивают наименьшее соотношение защиты от UVA, продукты с пятью звездами — наивысшее.
Напомним, что озоновый слой способен лишь частично поглощать ультрафиолетовые лучи: основная часть УФ-излучения, достигающего поверхности Земли, приходится на лучи UVA (около 95%), и лишь незначительная часть – на лучи UVB (около 5%).
Одним из наиболее важных острых эффектов УФ-излучения является фотоповреждение ДНК. При этом лучи UVA и UVB отличаются в своем биологическом воздействии на кожу.
Более цитотоксично и мутагенно, и, согласно исследованиям, на 3-4 порядка на единицу физической дозы (Дж/см2) выше по силе фотоповреждения ДНК, эритемы и рака кожи (в опытах на мышах)14. UVB поглощается непосредственно ДНК и вызывает повреждение ее структуры, приводя к образованию димеров пиримидина — мутациям, связанным с немеланомными видами рака кожи15.
Эритема, вызванная UVB, возникает примерно через 4 часа после воздействия, достигает пика примерно через 8–24 часа и исчезает примерно через день; у светлокожих и пожилых людей эритема может быть стойкой, иногда длящейся неделями. Эритема связана с широким спектром изменений на клеточном и молекулярном уровнях, но особенно с появлением апоптотических кератиноцитов (клеток солнечного ожога). Помимо своих пагубных фотоповреждающих и эритемо-индуцирующих эффектов, UVB также обладает местными и системными иммуносупрессивными свойствами. После воздействия УФ антигенпрезентирующие клетки Лангерганса претерпевают многочисленные функциональные и морфологические изменения, что приводит к их истощению в коже16.
Хорошие новости в том, что лучи UVB блокируются стеклом.
В целом считается, что очень небольшие дозы UVB полезны для здоровья, так как способствуют выработке витамина D17.
В отличие от UVB лучи типа А не фильтруются стеклом, способны проникать глубже в кожу и достигать дермы. Было подсчитано, что 50% воздействия UVA происходит даже в тени. Излучение UVA связано со старением кожи и пигментацией. Оно проникает глубоко в кожный покров и вызывает образование активных форм кислорода, которые косвенно повреждают ДНК. UVA увеличивают количество воспалительных клеток в дерме и снижают число антиген-презентирующих клеток. При этом для получения той же степени эритемы требуется примерно в 1000 раз большая доза UVA по сравнению с UVB. UVA ответственны за появление загара18.
В популярных источниках и большинстве научных публикаций механизм действия солнцезащитных кремов описывается следующим образом.
Механизм химического солнцезащитного крема основан на химической структуре, включающей ароматическое соединение, сопряженное с карбонильной группой. Эта структура позволяет поглощать УФ-лучи, заставляя молекулу возбуждаться. Когда молекула возвращается в основное состояние, она высвобождает более низкую энергию более длинных волн.
Конкретный диапазон длин волн, поглощаемых солнцезащитным кремом, варьируется.
Химические солнцезащитные кремы состоят из блокаторов UVA и UVB. Фильтры UVB поглощают весь спектр излучения UVB (290–320 нм). При этом фильтры UVA не охватывают весь спектр излучения UVA. UVA-излучение делится на UVA типа I (340-400 нм) и UVA типа II (320-340 нм). Солнцезащитные кремы широкого спектра поглощают УФ-излучение как UVA, так и UVB.
Механизм действия физического солнцезащитного крема основан на отражении и рассеивании УФ и во многом схож с тем, как защищает одежда.
Отражательные свойства определяют эффективность солнцезащитных кремов и включают индекс отражения, размер частиц, толщину пленки и дисперсию основы – чем выше индекс отражения, тем лучше УФ-фильтр. Уменьшение размера частиц до микронизированной формы (10–50 нм) более привлекательно с косметической точки зрения, но увеличивает риск системного поглощения. Толстое покрытие увеличивает степень отражения, но косметически менее привлекательно. Микродисперсный оксид цинка защищает от широкого спектра UVA, включая UVA типа I (340–400 нм). Хотя он более эффективен по сравнению с диоксидом титана для защиты от UVA, он менее эффективен против UVB. Микродисперсный диоксид титана защищает от UVA типа II (315-340 нм) и UVB, но не защищает от UVA типа I, как оксид цинка. Этот солнцезащитный ингредиент имеет меньший размер частиц и более высокий показатель преломления по сравнению с оксидом цинка, из-за чего он выглядит белым и косметически менее привлекательным19.
При этом в литературе можно встретить и альтернативные мнения, согласно которым оба компонента физических фильтров действуют, тоже впитывая УФ-излучение как губка, а затем высвобождают поглощенную ими энергию в виде тепла, рассеивая его в окружающую среду. Для желающих глубже погрузиться в объяснения физических законов, отсылаем к соответствующей статье20.
Вот еще одно мнение независимого химика-косметолога Перри Романовски, который считает, что минеральные фильтры блокируют УФ-лучи примерно в 5 % случаев, и 95 % из них поглощаются. По его словам, отраженный свет отвечает за белый оттенок, который часто можно увидеть у минеральных солнцезащитных кремов21.
Контроверсии вокруг солнцезащитных кремов периодически вспыхивают с новой силой что в популярной прессе, что в научной литературе.
Считается, что катапультой послужило исследование Матты и коллег, опубликованное в JAMA, где было подробно описано применение четырех солнцезащитных кремов на основе авобензона, оксибензона, октокрилена и экамсула. У всех здоровых добровольцев отмечалось превышение концентрации компонентов в плазме выше допустимого уровня22.
Ученые под руководством доктора Инфы Ма (Yinfa Ma) из Университета науки и технологий Миссури писали, что, по их мнению, солнцезащитные кремы могут вообще повышать риск канцерогенных мутаций, так как на солнце оксид цинка подвергается химической реакции, в результате чего высвобождаются свободные радикалы. Правда, действие кремов исследователи изучали на клетках легкого23.
Кроме того, некоторые фильтры могут вызывать аллергию (например п-аминобензойной кислотой или ПАБК), а также вредить экологии (оксибензон и октиноксат).
Сегодня большинство рандомизированных контролируемых исследований показывают, что ежедневное использование солнцезащитного крема снижает скорость образования солнечного кератоза у взрослых и риск рака кожи24. Кроме того, многие солнцезащитные кремы включают антиоксиданты. Их местное применение уменьшает проникновение UVB и, как следствие, появление солнечных ожогов и образование пиримидиновых димеров.
Формулы солнцезащитных кремов значительно изменились за последние десятилетия. Без сомнения, этот процесс будет продолжаться. Одним из перспективных направлений является разработка технологий инкапсуляции. То есть заключения УФ-фильтров в защитные носители или микрокапсулы для контролируемого высвобождения, повышенной стабильности и лучшего впитывания кожей. По состоянию на 2024 год несколько новых тенденций в инкапсуляции солнцезащитных кремов меняют рынок.
Одна из них – наноинкапсуляция. Наноразмерные носители, такие как липосомы, твердые липидные наночастицы и наноструктурированные липидные носители, улучшают стабильность, растворимость и биодоступность фильтров. Инкапсулируя активные ингредиенты в наномасштабе, исследователи могут защитить их от факторов окружающей среды и гарантировать, что они останутся эффективными в течение более длительного периода. Ключевым преимуществом инкапсуляции солнцезащитных средств является возможность контролировать высвобождение активных ингредиентов с течением времени. Такой подход увеличивает продолжительность защиты, потенциально сокращая частоту повторного нанесения и повышая удобство для потребителя. В 2024 году многие компании сосредоточились на разработке систем инкапсуляции, которые используют растительные, биоразлагаемые или перерабатываемые материалы из натуральных восков, липидов и полисахаридов, которые безвредно распадаются в окружающей среде. Используя эти экологически чистые носители, солнцезащитные кремы не только сохраняют свою эффективность, но и минимизируют воздействие на окружающую среду. Кроме того, некоторые бренды отказываются от традиционных синтетических материалов, таких как полиэтилен и полипропилен, в пользу натуральных вариантов. Используя усовершенствованные носители, такие как липосомы или твердые липидные наночастицы, солнцезащитные кремы могут улучшить проникновение в кожу, гарантируя, что активные ингредиенты будут доставлены в эпидермис более эффективно, не вызывая раздражения. Это особенно актуально для чувствительной кожи, где традиционные солнцезащитные кремы могут вызывать дискомфорт или высыпания25.
Еще одна тенденция – это гибридизация солнцезащитного крема. Бренды сейчас разрабатывают многофункциональные продукты, которые сочетают защиту от солнца с антивозрастным, увлажняющим, антиоксидантным эффектом или добавляют фильтры в декоративную косметику. Например, инкапсулируя витамин С и другие омолаживающие кожу ингредиенты, гибридные продукты обеспечивают комплексное решение по уходу за кожей в одном продукте. Некоторые компании выпустили персонализированные предложения солнцезащитных средств, которые сочетают солнцезащитный крем с ингредиентами для ухода за кожей, подобранными под индивидуальные оттенки кожи, типы и потребности образа жизни. В таких регионах, как Азия, где уход за кожей является образом жизни, солнцезащитные средства также предлагают дополнительные преимущества, такие как осветление, омоложение и защита от загрязнения26.
Осваиваются и новые ингредиенты. Так, японская компания подала патентную заявку на использование феруловой кислоты в качестве натурального антиоксиданта и поглотителя УФ-излучения в солнцезащитных кремах. По данным компании, это первый в мире случай. Исследование, опубликованное в 2018 году, продемонстрировало способность феруловой кислоты повышать солнцезащитный фактор нескольких формул27.
Отечественные разработки также выглядят многообещающе. Сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН исследуют солнцезащитные свойства ряда церийсодержащих неорганических соединений. Результаты их работы уже были опубликованы в международном журнале Molecules28.
Ученые из России, Казахстана и Швейцарии обнаружили, что производные кинуренина – аминокислоты, которая предохраняет от солнца человеческие глаза, также защищает от ультрафиолета29.
Каждый тип солнцезащитного крема имеет свои преимущества и недостатки, и лучший выбор часто сводится к балансу между эффективностью, безопасностью и косметическим свойства. Именно на это направлены и исследования, и технологии. При выборе специалисты рекомендуют учитывать свой тип кожи, состояние и вопросы этики, а также индивидуальные реакции кожи. Ну и, конечно, следить за технологиями и осмотрительно пробовать новинки.
